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Rauch, Dieter:
Bestimmung der Koksbeladung von Festbettkatalysatoren mit Mikrowellenmessverfahren.
Bayreuth
,
2012
(Diplomarbeit,
2012
, Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)
Abstract
Aufbauend auf Voruntersuchungen, die zeigten, dass man die Koksdepositen auf Festbettkatalysatoren bestimmen kann, indem man die elektrische Leitfähigkeit der Schüttung in operandomisst, wurde in dieser Arbeit die Hochfrequenzmesstechnik als berührungsloses Messverfahren erprobt, um die Koksbeladung einer Katalysatorschüttung in einem Festbett in operando zu bestimmen.
Im Gegensatz zu Voruntersuchungen diente bei diesem Versuchaufbau erstmalig der Versuchsreaktor selbst als Hohlraumresonator, in dem sich durch Leistungseinkopplung stehende elektromagnetische Wellen bei diskreten Resonanzfrequenzen ausbilden. Als Messprinzip werden dabei die Verschiebung der Resonanzfrequenzen und die Änderung der Dämpfung der elektromagnetischen Wellen durch die Modifikation der Materialparameter der Füllung herangezogen.
Das Messsystem wurde unter Verwendung von kapazitiven Stiftkopplern am Festbettreaktor einer bestehenden Laboranlage realisiert. Diese Resonanzerscheinungen wurden durch Messung der Streuparameter mit einem vektoriellen Netzwerkanalysator verfolgt.
Bei stationären Messungen zeigte sich ein großer Einfluss der Temperatur. Außerdem wies die Reaktorgeometrie Einwirkungen auf die Messungen auf, welche durch Simulationsrechnungen mit COMSOL Multiphysics bestätigt werden konnten.
Durch kontinuierliche Messungen während der Verkokung einer Katalysatorschüttung im Reaktor mit Propan als Eduktgas und der Regeneration der Schüttung mit Sauerstoff konnte ein qualitativer Zusammenhang zwischen der Koksbeladung und den Änderungen der Messgrößen ermittelt werden. Bei der Verkokung ließ sich die Koksbeladung der Katalysatorschüttung bis zu einem bestimmten Verkokungsgrad mit diesem Mikrowellenmessverfahren verfolgen. Auch bei der Regeneration der Schüttung war nach einer gewissen Abbrandzeit eine Änderung der Streuparameter erkennbar. Außerdem konnte der Zeitpunkt des vollständigen Abbrandes bestimmt werden.